воздействие лесных пожаров на экосистемы и компоненты

«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
ISSN 2079-8490
Электронное научное издание
«Ученые заметки ТОГУ»
2013, Том 4, № 4, С. 1 – 8
Свидетельство
Эл № ФС 77-39676 от 05.05.2010
http://ejournal.khstu.ru/
ejournal@khstu.ru
УДК 630*161
© 2013 г.
Л. П. Майорова, д-р хим. наук,
А. И. Садыков,
Ю. И. Сыч
(Тихоокеанский Государственный Университет, Хабаровск)
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ЭКОСИСТЕМЫ
И КОМПОНЕНТЫ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ
(НА ПРИМЕРЕ ХАБАРОВСКОГО КРАЯ)
В статье рассмотрена динамика лесных пожаров в Хабаровском крае за
1997-2012 годы, приведены данные по ущербу от лесных пожаров, рассмотрено воздействие на лесные экосистемы, почвы, водные объекты, атмосферный воздух. Представлена сетевая матрица воздействий.
Ключевые слова: лесные пожары, горимость, катастрофические пожары,
вырубки, гари, биоценоз, лесной покров, пирогенез, лесовостановление, сукцессия.
L. P. Maiorova, A. I. Sadykov, Y. I. Sych
IMPACT OF FOREST FIRES ON ECOSYSTEMS
AND ENVIRONMENTAL COMPONENTS
(ILLUSTRATED KHABAROVSK TERRITORY)
In this paper we consider the dynamics of forest fires in the Khabarovsk Territory in the years 1997-2012, data on the damage caused by forest fires examine
the impact on forest ecosystems, soil, water bodies, atmospheric air. Presented
network matrix effects.
Keywords: forest fires, burn, catastrophic fire, cutting, burning, biocenosis,
forest cover, pyrogenesis, reforestation, succession.
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
1
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
Лесные пожары стали национальным бедствием России. В Хабаровском крае с
его огромной территорией и очень низкой плотностью населения ситуация еще более
сложная. Карта горимости лесов по данным Управления лесного хозяйства приведена на
рис. 1
Рис. 1. Схематическая карта горимости лесов в Хабаровском крае
Горимость лесов в крае является одной из наиболее высоких в Российской Федерации: за последние 50 лет XX века в крае зарегистрирована 31 тысяча пожаров. В среднем
за 1960–2000 гг. ежегодно возникало 646–780 пожаров, а пройденная огнем площадь составляла 154–168,3 тыс. га. При высокой напряженности пожароопасного сезона в крае
регистрировалось до 1200 пожаров ежегодно, пройденная огнем площадь оценивалась
от 350 тыс. до 1 млн. га [1]. Если в среднем по России 1 пожар приходится на 5 тысяч
человек, то в Хабаровском крае – на 2,5 тысячи [2]. Особенно губительны катастрофические пожары, которые повторяются, примерно, каждые 10–12 лет. Пики горимости
отмечены в 1954, 1976, 1988, 1998 гг. Только в 1998 году сгорело 2389,5 тыс. га, в том
числе лесов – 2016,9 тыс. га, нелесных массивов (луга, болота, мари, торфяники) –
372,6 тыс. га (по официальным данным – 1,77 млн. га). Потери древесного запаса составили около 125 млн. м3. По некоторым данным за 1998–1999 гг. было уничтожено 150
млн. м3 древесины, что составило 20 годовых объемов ее заготовки. Места рубок прогорают раз в 7–10 лет [3].
Сравнительный анализ за 1991–2000 гг. показал, что площадь рубок главного и
промежуточного пользования за этот период в 2,1 раза ниже пройденной пожарами
(рис. 2). Такие пожары должны рассматриваться как пирогенные катастрофы, выходящие за рамки региональной значимости, экологические и социально-экономические
последствия которых проявляются столетиями [1, 4, 5].
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
2
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
Рубки
главного
пользования;
19,55%
Среднегодовая
площадь
пожаров;
65,83%
Промежуточные
рубки;
11,12%
Посадки
леса;
3,50%
Рис. 2. Вклад территорий, нарушенных пожарами
В новом столетии ситуация мало изменилась (по данным госдокладов о состоянии природной среды в Хабаровском крае – рис. 3). За 2000–2012 годы в крае возникло 7357 лесных пожаров на общей площади 2060,5 тыс. га. Средняя площадь одного
пожара составила 280 га.
Рис. 3. Интенсивность пожаров в Хабаровском крае в 2000–2012 гг.
По районам края высокий уровень горимости лесов и обширные площади, пройденные пожарами, отмечены в Верхнебуреинском, Солнечном, Амурском, Комсомольском, Советско-Гаванском районах. По данным ГУЛФ-2005, в большинстве лесхозов Хабаровского края площадь гарей существенно превосходила площадь вырубок (рис. 4).
Пожары являются одним из важнейших факторов, влияющих на состав, строение
и развитие лесных биоценозов. По степени воздействия доля лесных пожаров в общей
структуре факторов, определяющих динамику лесного покрова, оценивается для южной
части Хабаровского края в 60, северной – 85 % [6].
В условиях Дальнего Востока пожары оказывают в 4–5 раз большее воздействие
на экологическую ситуацию, чем рубки. Масштабы воздействия пожаров на природные
комплексы определяются, с одной стороны, значительными размерами выгоревших
площадей, с другой – длительностью восстановления уничтоженных типов лесов.
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
3
35
2,5
30
25
2
20
1,5
15
1
10
0,5
5
0
0
Вырубки, %
Доля гарей, %
3
Сукпайский
Хорский
Иннокентьевский
Аянский
Аванский
Амгуньский(БАМ)
Нанайский
Нижнетамбовский(БА
Лазаревский
Солнечный(БАМ)
Бикинский
Мухенский
Баджальский(БАМ)
Уликанский
Приграничный
Литовский (БАМ)
Чумиканский
Кербинский
Кур-Урмийский
Вяземский
Охотский
Ургальский(БАМ)
Кизинский
Болоньский (БАМ)
Советский (БАМ)
Горинский(БАМ)
Ульчскиий
Хабаровский
Де-Кастринский
Оборский
Спецсемлесхоз
Эворонский(БАМ)
Северный (БАМ)
Хехцирский
Уктурский(БАМ)
Синдинский
Комсомольский(БАМ)
Тумнинский (БАМ)
Тырминский (БАМ)
Гурский (БАМ)
Высокогорный (БАМ)
Николаевский
Быстринский (БАМ)
Тахтинский
Падалинский (БАМ)
Доля вырубок, %
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
Гари, %
12000
10000
8000
6000
4000
2000
0
10727,5
60,0
40,0
471,6 410,7
547,3 20,0
67
0,0
2001
ДФО
100,0
80,0
381,7
2002
2003 2004
Годы
Хабаровский край
2005 2006
Вклад Хабаровского края, %
Ущерб, млн. руб.
Рис. 4. Доля гарей и вырубок в Хабаровском крае по данным ГУЛФ-2005
Вклад Хабаровского края, %
Рис. 5. Ущерб от лесных пожаров в ДФО и Хабаровском крае в 2000–2006 гг.
Природное разнообразие лесов складывается в основном из различных стадий послепожарных сукцессий [7]. Реакции лесных формаций на лесные пожары проявляются
по-разному. По данным [8], происходят коренные изменения в процессах естественного лесовозобновления, росте, развитии и продуктивности древесных пород. Серия послепожарных
смен растительности растягивается на столетия, причем каждая сукцессионная стадия
сопровождается изменениями экологического облика всех компонентов сообщества [9,
10, 11]. Первичные гари, как правило, хорошо возобновляются, чаще всего со сменой
хвойных пород мягколиственными, но нередко и без смены пород, особенно в светлохвойных лесах. Возобновление первичных гарей происходит, примерно, в те же сроки,
что и вырубок. Многократное прохождение пожаров по одному и тому же месту, что
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
4
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
является обычным в Хабаровском крае, приводит к деградации условий произрастания
растительности и обитания животных, а нередко вызывает и полную потерю почвенного
слоя и, следовательно, огромной части (до двух третей) биопродуктивности. На таких
участках восстановление биопотенциала затягивается порою на столетия [12].
Логическая цепочка развития экологической катастрофы выглядит следующим
образом: вырубки и пожары – чрезмерное изреживание лесов в бассейне р. Амур – сокращение площадей темнохвойных формаций, увеличение мелколиственных лесов –
рост нелесных площадей с доминированием многолетних злаковых трав – систематическое прогорание ветоши этих обезлесенных территорий весной и осенью – задымление атмосферного воздуха - нарушение углеродного баланса – поступление токсических веществ в почву и через сток в реки [9, 10].
Во время пожаров оказывается мощное воздействие на химический состав атмосферы и атмосферных осадков, в значительной степени зависящее от метеоусловий. В
атмосферу поступает большое количество веществ, представляющих существенный экотоксикологический риск для здоровья населения. Влияние лесных пожаров на углеродный баланс определяется двумя процессами: физико-химическим, заключающимся в
быстротечном выделении диоксида углерода при сгорании горючих лесных материалов
(пожарная эмиссия) и довольно длительным биологическим, обусловленным высвобождением СО2 в результате биологической деструкции (гниения) растительных остатков
(послепожарная эмиссия). Второй процесс может продолжаться очень долго, до нескольких десятилетий [13].
Пожары вызывают существенные изменения в почвах [14]:
−
в верхних минеральных горизонтах увеличивается рН и содержание доступных для растений питательных элементов;
−
стимулируются процессы нитрификации;
−
выгорание неразложившегося органического вещества обусловливает снижение содержание азота в почве;
−
теряется часть минерализованного органического вещества;
−
уменьшается количество почвенных животных;
−
на поверхности почв становятся более резко выражены суточные колебания температур;
−
имеет место уплотнение почв, снижение водопроницаемости, увеличение
опасности эрозии.
Повторные или систематические пожары, проходящие на одних и тех же участках, обнажая минеральный почвенный горизонт, изменяют гидрологический и термический режим почвы, стимулируя такие негативные процессы как заболачивание.
Интенсивная межбиогеоценотическая миграция минеральных соединений, коллоидов и мелкозема, стимулируемая огнем, является одним из важнейших факторов биогеохимической эволюции ландшафта и приводит к постепенному обеднению биогенными
элементами экотопов на водоразделах и к эвтрофикации нижележащих по рельефу экотопов (пойменных и равнинных). Изменяя состав и интенсивность обмена веществ и
энергии в масштабах как мелких, так и крупных ландшафтных комплексов, пожары
представляются существенным экологическим механизмом регулирования структуры и
эволюции всей биосферы.
Во время лесных пожаров в бассейнах рек и в результате последующего постпирогенного периода наблюдаются изменения химического состава не только поверхностных,
но и подземных вод за счет поступления продуктов сгорания растительного покрова с
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
5
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
атмосферными осадками, талыми, паводковыми и грунтовыми водами, а также при оседании обугленных остатков древесины. Обогащение воды биогенными элементами, заиление нерестилищ нерастворимыми продуктами пирогенеза, замутнение водотоков приводит к нарушению экологического равновесия и воспроизводства рыбных ресурсов.
Уничтожение подстилки определяет усиление водной и ветровой эрозии, вынос
мелкозема и органических веществ осадками, перераспределение стока в сторону увеличения его пиков в период муссонных дождей и уменьшения в сухие годы, а также обогащение грунтовых вод элементами питания.
Оценки за длительный период формирования и функционирования растительности в пределах ландшафта свидетельствуют о том, что во многих ландшафтах бореальных и неморальных зон Приамурья вследствие нерегламентированных рубок и, как
следствие, пожаров на значительной, а в некоторых ландшафтах на преобладающей
части лесной площади, происходит смена хвойных лесов с высоким экологическим эффектом на производные, вторичные мелколиственные леса, экологическая роль которых
характеризуется более низким индексом. Вследствие этого велики масштабы снижения
экологических функций лесов в бассейнах основных водотоков. В частности, постепенное длительное накопление в структуре ландшафтных площадей невозобновившихся
гарей и послепожарных мелколиственных лесов обусловило ухудшение гидрологического режима крупных притоков Амура (Гур, Горин, Анюй, Амгунь, Бикин, Хор, Кия и
др.) [51, 52]. Снижение водорегулирующей функции лесов и не покрытых растительностью гарей является одной из главных причин все чаще повторяющихся катастрофических наводнений на малых водотоках (р. Чермал, Хосо, Харпичан, Хурба и др.). Снегонакопление, задержание дождевых осадков и содержание влаги в почве под вторичными мелколиственными лесами в 1,4–1,6 раза меньше, чем под коренными хвойными.
Учитывая масштабность воздействия, указанные показатели приобретают не только региональное, но и глобальное значение. Утраченная экологическая функция лесов на территории Китая для сбалансированной эволюции экосистем восполняется за счет российской части бассейна р. Амур. Этот экологический ресурс катастрофически быстро становится экономической категорией, которая проявляется для всех жителей планеты в
нарушении газового баланса атмосферы, в составе которой интенсивно идет увеличение
содержания углекислого газа, метана и окиси углерода [51, 52].
Известно, что лесные пожары влияют на погоду, изменяя атмосферную циркуляцию. В 1998 г. (год с большим количеством пожаров) три месяца в задымленной тропосфере стационировал континентальный гребень. Дымовая завеса, слабо пропускающая
солнечные лучи при безоблачном небе, понижала температуру воздуха у земли – эффект ядерной ночи. Так, средняя месячная температура воздуха в августе в Хабаровске
была на 3,4 ºС ниже обычной. До конца лета 1998 г. циклоны обходили регион крупных
пожаров с юга – через Читинскую область, север Китая (бас. Р. Сунгари), обусловливая
там интенсивные ливни, формирование на реках высоких паводков, катастрофического
наводнения. – ЧС международного значения. В это время левобережные притоки Амура под задымленной воздушной массой оставались маловодными. В месте действия
крупных лесных пожаров формируются устойчивые области высокого атмосферного
давления, которые «не подпускают» циклоны с осадками к пожарам. В период пожаров
усиливается опасность кислотных дождей.
Сетевая матрица последствий лесных пожаров, показанная на рис. 6, дает
наглядное представление об изменениях в компонентах природной среды.
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
6
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
Список литературы
[1] Ковалев А. П., Корякин В. Н., Сапожников А. П. Лесоресурсная составляющая в программе экологического развития Хабаровского края // Динамика и состояние лесных
ресурсов Дальнего Востока : материалы рег. конф. Хабаровск, 2002. С. 4–17.
[2] Попова О. Ф. Проблемы совершенствования организации
воспроизводства лесов в
условиях Хабаровского края // Проблемы реформирования экономики Дальнего Востока: теория и практика : материалы межвуз. науч.-практ. конф.. В 2 ч. Ч. 2. Хабаровск :
Хабар. гос. техн. ун-т, 2001. С. 144–147.
[3] Ковалев А. П., Свечков В. И. Современное состояние лесного фонда Дальнего Востока и
перспективы его использования : материалы рег. конф. // Динамика и состояние лесных
ресурсов Дальнего Востока. Хабаровск, 2002. С. 18–21.
[4] Ефремов Д. Ф., Швиденко А. З. Долговременные экологические последствия катастрофических лесных пожаров в лесах Дальнего Востока и их вклад в глобальные процессы
// Управление лесными пожарами на экорегиональном уровне. М. : «Алекс», 2004. С.
66–71.
[5] Гиндулина Н. В. К проблеме лесных пожаров в Хабаровском крае // Охрана лесов от
пожаров в современных условиях : материалы междунар. науч.-практ. конф. Хабаровск :
Изд-во КПБ, 2002. С. 31–33.
[6] Лесной комплекс Дальнего Востока : аналит. обзор. Изд. 2-е, пересмотр. и доп. Хабаровск : РИОТИП, 2008. 192 с.
[7] Коломыцев В. М. О состоянии охраны лесов от пожаров в Хабаровском крае
// Охрана лесов от пожаров в современных условиях : материалы междунар. науч.практ. конф.. Хабаровск : Изд-во КПБ, 2002. С. 6–10.
[8] Шешуков М. А., Савченко А. П., Пешков В. В. Лесные пожары и борьба с ними на севере Дальнего Востока. Хабаровск : ДальНИИЛХ, 1992. 97 с.
[9] О состоянии и об охране окружающей среды Хабаровского края в 2005 году : гос.
доклад / МПР Хабаровского края, Хабаровское межрегиональное управление по технологическому и экологическому надзору / под ред. В. М. Болтрушко. Хабаровск, 2006. 178
с.
[10] О состоянии и об охране окружающей среды Хабаровского края в 2006 году : гос. доклад / МПР Хабаровского края, межрегиональное управление технологического и экологического надзора Федеральной службы по экологическому, технологическому и
атомному надзору по Дальневосточному федеральному округу / под ред. В. М.
Болтрушко. Хабаровск, 2007. 154 с.
[11] Состояние окружающей среды в Хабаровском крае в 2005 году : стат. сб. / Территориальный орган Федеральной службы государственной статистики по Хабаровскому
краю. Хабаровск, 2006. 65 с.
[12] Кречетов Н. И., Челышев В. А., Шейнгауз А. С. Основные направления развития
лесного хозяйства многолесных районов. М. : Лесн. пром-сть, 1977. 112 с.
[13] Шейнгауз А. С. Концепция развития лесного комплекса востока России : доклад на
Первом Дальневосточном международном экономическом форуме. Хабаровск, 2006. 11
с.
[14] Фирсова В. П. К вопросу о влиянии лесных пожаров на почву // Тр. ин-та биологии
УФ АН СССР. Т. 16. 1960. С. 41–51.
E-mail: mail.mail.@777
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
7
«Ученые заметки ТОГУ» Том 4, № 4, 2013
Рис. 6. Сетевая матрица последствий лесных пожаров
http://ejournal.khstu.ru/media/2013/TGU_4_26.pdf
8